多功能隔離開關的製作方法
2023-09-22 11:40:40 2
多功能隔離開關的製作方法
【專利摘要】提供一種多功能隔離開關，包括機械開關結構部分，還包括：迴路電流檢測單元（10），用於檢測供電主迴路中的電流；輔助電源產生單元（20），用於為隔離開關提供輔助電源；處理器單元（30），由輔助電源產生單元（20）產生的輔助電源供電，接收回路電流檢測單元（10）檢測的電流，並對所檢測的電流進行測量、分析，提供電流測量分析結果，根據電流測量分析的結果，提供顯示信息；顯示模塊（40），從處理器單元（30）接收顯示信息，根據所接收的顯示信息，顯示相應的電流值。
【專利說明】多功能隔離開關
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及隔離開關。具體地，涉及一種具備多種功能的隔離開關，諸如具有電流檢測功能、監測控制功能、數字顯示功能和通信功能中的一種或幾種功能。
【背景技術】
[0002]隔離開關一般處於終端配電總開關的位置，起電流接通和分斷功能。目前市場上常見的隔離開關，都只是一種機械式接通分斷電流的裝置，並且一般都只具有電流接通和分斷功能。對流經開關的電流信息並不檢測。
[0003]但是，隨著智能電網的發展以及用電設備的技術提高，常常需要了解供電狀態信
肩、O
[0004]例如，在民用場合，需要進行電流檢測、顯示、並將電流狀態上傳，以便為智能電網提供終端用戶24小時用電情況、高峰期等的信息採集；在民用場合還需要監控電流大小，以便防止過載時微型斷路器MCB失效不動作、進而導致事故。
[0005]而在工業應用中，有時通過檢測設備的電流信息，可以間接監測設備的工作狀態、工作時間是否有故障等。例如船廠電焊機工作車間，一般都是監控電焊機工作電流來了解電焊機的焊接速度、焊接質量，是否正常工作等信息。並且如果知道電流大小，也可以間接地計算出馬達的轉速等。
[0006]因此，人們期待處於終端配電總開關位置的隔離開關能夠具備上述所需的功能，使隔離開關由簡單的接通分斷電流的機械裝置，發展成智能化的電能檢測、監控設備，這對終端用電設備的智能化有著非常重要的意義。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的是為了提供一種具有電流檢測功能、監測控制功能、數字顯示功能和通信功能等的多功能隔離開關，其能夠檢測電路中的電流信息，可以將電流信息顯示出來，也可以能過通信的方式，傳輸給其它終端設備。也可以通過顯示等方式在過載前預警，保證供電連續性。
[0008]本實用新型創新地提出了一種新的帶電流檢測、監控、數顯、通訊功能的隔離開關。
[0009]根據本實用新型的一方面，提供一種多功能隔離開關，包括機械開關結構部分，還包括:迴路電流檢測單元，用於檢測供電主迴路中的電流；輔助電源產生單元，用於為隔離開關提供輔助電源；處理器單元，由輔助電源產生單元產生的輔助電源供電，接收回路電流檢測單元檢測的電流，並對所檢測的電流進行測量、分析，提供電流測量分析結果，根據電流測量分析的結果，提供顯示信息；顯示模塊，從處理器單元接收顯示信息，根據所接收的顯示信息，顯示相應的電流值。
[0010]所述的多功能隔離開關，還包括:報警模塊，從處理器單元接收報警信息，根據從處理器單元接收的報警信息進行報警，向用戶提示供電事故；遠程通信模塊，從處理器單元接收電流測量分析結果，向智能電網或其它終端設備發送電流測量分析結果。
[0011]其中，迴路電流檢測單元由串聯在供電主迴路中的檢測電阻器實現。
[0012]其中，輔助電源產生單元由穿過主供電導線的帶鐵芯磁線圈、濾波、整流、穩壓等部件實現。
[0013]其中，由多功能隔離開關所連接的兩極，即P、N極間取電，經過濾波、整流、穩壓等處理後得到穩定的輔助電源電壓。
[0014]其中，處理器單元通過型號為STM32F103的微處理器及其相關的外圍電路來實現。
[0015]其中，顯示模塊通過LED燈或液晶顯示塊來實現。
[0016]其中報警模塊通過蜂鳴器、語音模塊或LED燈的聲光報警來實現。
[0017]其中迴路電流檢測單元所包括的檢測電阻器串聯在供電主電路中；顯示模塊所包含的顯示元件安裝在隔離開關的外殼上。
[0018]其中輔助電源產生單元所包括的帶鐵芯磁線圈感應產生電壓，感應電壓經過濾波、整流、穩壓等處理後得到穩定的輔助電源電壓。
[0019]其中，在由隔離開關的機械組件、接線端子、動靜觸頭圍成的空間中放置由迴路電流檢測單元、輔助電源產生單元、處理器單元、顯示模塊的相關元器件組成的電路板。
[0020]其中，在由隔離開關的機械組件、接線端子、動靜觸頭圍成的空間中放置由迴路電流檢測單元、輔助電源產生單元、處理器單元、顯示模塊、報警模塊和遠程通信模塊的相關元器件組成的電路板。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]通過下面結合附圖對示例實施例的詳細描述，將更好地理解本實用新型。應當清楚地理解，所描述的示例實施例僅僅是作為說明和示例，而本實用新型不限於此。本實用新型的精神和範圍由所附權利要求書的具體內容限定。下面描述附圖的簡要說明，其中:
[0022]圖1A和圖1B示出了根據本實用新型的隔離開關的外觀示意圖；
[0023]圖2是根據本實用新型的單極隔離開關的原理框圖；
[0024]圖3是根據本實用新型的兩極1P+N隔離開關的原理框圖；
[0025]圖4A-4C是根據本實用新型的單極隔離開關的內部結構示意圖；以及
[0026]圖5A、5B、5C_1、5C_2、5D_1、5D_2是根據本實用新型的兩極1P+N隔離開關的內部結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]本實用新型提供一種具有電流檢測功能、監測控制功能、數字顯示功能和通信功能等中的一種或幾種功能的多功能隔離開關。現在參照附圖1-5來詳細介紹根據本實用新型的多功能隔離開關。
[0028]圖1A和圖1B示出了根據本實用新型的隔離開關的外觀示圖。圖1A是單極產品的模型外觀，圖1B是兩極產品1P+N的模型外觀。根據本實用新型的隔離開關在外觀上除了具有關於電流的數字顯示(88A)之外，與常規的隔離開關基本相同。
[0029]圖2是根據本實用新型的單極隔離開關的框圖。在圖2中左邊的框圖是單極隔離開關的主迴路，開關Kl代表隔離開關的機械開關結構部分，本實用新型的隔離開關的機械開關結構部分與常規的隔離開關基本相同。開關Kl串聯在供電主迴路中。
[0030]在圖2中，根據本實用新型的單極隔離開關還包括:迴路電流檢測單元10，用於檢測供電主迴路中的電流；輔助電源產生單元20，用於為隔離開關提供輔助電源；處理器單元30，用於監控流經隔離開關的電流信息，監控電路中的用電情況，具體地，處理器單元30由輔助電源產生單元20產生的輔助電源供電，接收回路電流檢測單元10檢測的電流，並對所檢測的電流進行測量、分析，提供電流測量分析結果，根據電流測量分析的結果，提供顯示信息和報警信息等；顯示模塊40，從處理器單元30接收顯示信息，根據所接收的顯示信息，顯示相應的電流值；報警模塊50，從處理器單元30接收報警信息，根據所接收的報警信息進行報警，向用戶提示供電事故；遠程通信模塊60，從處理器單元30接收電流測量分析結果，向智能電網或其它終端設備發送電流測量分析結果，以供智能電網或其它終端設備進行控制。
[0031]迴路電流檢測單元10例如由串聯在供電主迴路中的檢測電阻器實現，將檢測電阻器兩端的電壓作為反映電流的檢測值提供給處理器單元30。
[0032]輔助電源產生單元20例如由穿過主供電導線的帶鐵芯磁線圈、濾波、整流、穩壓等部件實現。該磁線圈感應產生電壓，感應電壓經過濾波、整流、穩壓等處理後得到穩定的DC電壓，以便為處理器單元30、顯示模塊40、報警模塊50、遠程通信模塊60等供電。
[0033]處理器單元30可通過例如STM32F103的微處理器及其相關的外圍電路來實現。
[0034]顯示模塊40可通過例如LED燈或液晶顯示塊來實現。
[0035]報警模塊50可通過例如蜂鳴器、語音模塊或LED燈等聲光報警來實現。
[0036]顯示模塊40和報警模塊50也可以通過LED燈來一體地實現，例如LED等顯示電流值，而通過LED燈的顏色或閃爍的顯示方式來進行報警。
[0037]遠程通信模塊60接收由處理器單元30中微處理器的內置通信模塊(例如UART模塊)發送的相關信息，並經由遠程通信模塊60所包含的無線發送模塊將相關信息發送給智能電網或其它終端設備。
[0038]圖3是根據本實用新型的兩極1P+N隔離開關的框圖。在圖3中左邊的框圖是兩極隔離開關的主迴路，開關Kl代表隔離開關的機械開關結構部分，本實用新型的隔離開關的機械開關結構部分與常規的隔離開關基本相同。雙刀開關Kl串聯在供電主迴路中，同時通斷。
[0039]與圖2類似，在圖3中，根據本實用新型的兩極隔離開關還包括迴路電流檢測單元10、輔助電源產生單元20、處理器單元30、顯示模塊40、報警模塊50和遠程通信模塊60。其中除了輔助電源產生單元20之外，其他均與圖2的相應部分相同。
[0040]圖3的輔助電源產生單元20由供電主迴路P、N兩極間取電，經過濾波、整流、穩壓等處理後得到穩定的DC電壓，以便為處理器單元30、顯示模塊40、報警模塊50、遠程通信模塊60等供電。
[0041]圖4A-4C是根據本實用新型的單極隔離開關的內部結構示意圖。如圖4A、4B、4C所示，在由單極隔離開關的機械組件1、接線端子2、動觸頭3、靜觸頭4圍成的空間中放置圖2的迴路電流檢測單元10、輔助電源產生單元20、處理器單元30、顯示模塊40、報警模塊50和遠程通信模塊60，其中構成迴路電流檢測單元10、輔助電源產生單元20、處理器單元30、顯示模塊40、報警模塊50和遠程通信模塊60的大部分元器件集成在兩個電路板上。在電路板之外，如圖所示，迴路電流檢測單元10所包括的檢測電阻器5以及輔助電源產生單元20所包括的帶鐵芯磁線圈6串聯在供電主電路中，顯示模塊40的例如液晶模塊的顯示元件安裝在隔離開關的外殼上。
[0042]圖5A、5B、5C_1、5C_2、5D_1、5D_2是根據本實用新型的兩極1P+N隔離開關的內部結構示意圖。如圖5A、5B、5C_1、5C_2、5D_1、5D_2所示，在由兩極1P+N隔離開關的機械組件
1、接線端子2、動觸頭3、靜觸頭4圍成的空間中放置圖3的迴路電流檢測單元10、輔助電源產生單元20、處理器單元30、顯示模塊40、報警模塊50和遠程通信模塊60，其中構成迴路電流檢測單元10、輔助電源產生單元20、處理器單元30、顯示模塊40、報警模塊50和遠程通信模塊60的大部分元器件集成在兩個電路板上。在電路板之外，如圖所示，迴路電流檢測單元10所包括的檢測電阻器5串聯在供電主電路中，顯示模塊40的例如液晶模塊的顯示元件安裝在隔離開關的外殼上。圖5C_1、5C_2示出了兩極1P+N隔離開關的從N極取電的電導線7的連接位置。5D_1、5D_2示出了兩極1P+N隔離開關的從P極取電的電導線7的連接位置。
[0043]根據本實用新型圖2、3所示實施例的隔離開關，均包含迴路電流檢測單元10、處理器單元30、顯示模塊40、報警模塊50和遠程通信模塊60，用以實現電流檢測功能、監測控制功能、數字顯示功能和通信功能。但是，對於本領域普通技術人員而言，在本實用新型的示教下，根據實際需求，可以選擇能夠實現上述功能中的一種或幾種功能的隔離開關，這樣的隔離開關顯然是在本實用新型的公開的範圍之內。例如如果根據實際中僅需要實現電流檢測功能、數字顯示功能，則可以用包含迴路電流檢測單元10、處理器單元30、顯示模塊40的隔離開關來滿足實際需要。
[0044]上面描述的根據本實用新型的實施例僅以單極隔離開關和兩極隔離開關為例進行了說明，但是對於本領域普通技術人員而言，在本實用新型的示教下，可以將本實用新型的方案應用於多極的隔離開關中。
[0045]雖然已經圖示和描述了所考慮的本實用新型的示例實施例，但是本領域技術人員可以理解，隨著技術的進步，可以作出各種變更和修改並可以用等價物替換其元素而不背離本實用新型的真實範圍。
【權利要求】
1.一種多功能隔離開關，包括機械開關結構部分，其特徵在於包括: 迴路電流檢測單元(10)，用於檢測供電主迴路中的電流； 輔助電源產生單元(20)，用於為隔離開關提供輔助電源； 處理器單元(30)，由輔助電源產生單元(20)產生的輔助電源供電，接收回路電流檢測單元(10)檢測的電流，並對所檢測的電流進行測量、分析，提供電流測量分析結果，根據電流測量分析的結果，提供顯示信息； 顯示模塊(40)，從處理器單元(30)接收顯示信息，根據所接收的顯示信息，顯示相應的電流值。
2.如權利要求1所述的多功能隔離開關，其特徵在於還包括: 報警模塊(50)，從處理器單元(30)接收報警信息，根據從處理器單元接收的報警信息進行報警，向用戶提示供電事故； 遠程通信模塊(60)，從處理器單元(30)接收電流測量分析結果，向智能電網或其它終端設備發送電流測量分析結果。
3.如權利要求1或2所述的多功能隔離開關，其特徵在於 其中，迴路電流檢測單元(10)由串聯在供電主迴路中的檢測電阻器實現。
4.如權利要求1或2所述的多功能隔離開關，其特徵在於 輔助電源產生單元(20)由穿過主供電導線的帶鐵芯磁線圈、濾波、整流、穩壓等部件實現。
5.如權利要求1或2所述的多功能隔離開關，其特徵在於 其中，由多功能隔離開關所連接的兩極，即P、N極間取電，經過濾波、整流、穩壓等處理後得到穩定的輔助電源電壓。
6.如權利要求1或2所述的多功能隔離開關，其特徵在於 其中，處理器單元(30)通過型號為STM32F103的微處理器及其相關的外圍電路來實現。
7.如權利要求1或2所述的多功能隔離開關，其特徵在於 其中，顯示模塊(40)通過LED燈或液晶顯示塊來實現。
8.如權利要求2所述的多功能隔離開關，其特徵在於 其中報警模塊(50)通過蜂鳴器、語音模塊或LED燈的聲光報警來實現。
9.如權利要求1或2所述的多功能隔離開關，其特徵在於 其中迴路電流檢測單元(10)所包括的檢測電阻器串聯在供電主電路中； 顯示模塊(40)所包含的顯示元件安裝在隔離開關的外殼上。
10.如權利要求4所述的多功能隔離開關，其特徵在於 其中輔助電源產生單元(20)所包括的帶鐵芯磁線圈感應產生電壓，感應電壓經過濾波、整流、穩壓等處理後得到穩定的輔助電源電壓。
11.如權利要求1所述的多功能隔離開關，其特徵在於 其中，在由隔離開關的機械組件、接線端子、動靜觸頭圍成的空間中放置由迴路電流檢測單元(10)、輔助電源產生單元(20)、處理器單元(30)、顯示模塊(40)的相關元器件組成的電路板。
12.如權利要求2所述的多功能隔離開關，其特徵在於其中，在由隔離開關的機械組件、接線端子、動靜觸頭圍成的空間中放置由迴路電流檢測單元(10)、輔助電源產生單元(20)、處理器單元(30)、顯示模塊(40)、報警模塊(50)和遠程通信模塊(60)的相關元器件組成的電路板。
【文檔編號】H01H9/16GK203456336SQ201320322575
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年6月5日 優先權日:2013年6月5日
【發明者】餘剛, 阮曉波, 周焱, 徐勁琳, 曹仁軍 申請人:施耐德電器工業公司